AT404848B

AT404848B - METHOD AND DEVICE FOR MEASURING DISTANCES IN THE AREA OF THE MATERIAL OUTLET OF A PAPER MACHINE

Info

Publication number: AT404848B
Application number: AT0198596A
Authority: AT
Inventors: Walter Dipl Ing Cadek
Original assignee: Andritz Patentverwaltung
Priority date: 1996-11-13
Filing date: 1996-11-13
Publication date: 1999-03-25
Also published as: CN1183545A; ES2184018T3; ZA9710179B; ID19703A; EP0848105A3; CN1145012C; EP0848105B1; CA2220838A1; US6221213B1; EP0848105A2; DE59708318D1; ATA198596A

Description

AT 404 848 BAT 404 848 B

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung von Abständen im Bereich eines mehrschichtigen, insbesondere zweischichtigen Stoffauflaufes einer Papiermaschine, wobei die Faserstoffsuspension zwischen zwei Siebe im Bereich von zwei übereinander angeordneten Umlenkwalzen eingespritzt wird und magnetische Gleichfelder im Bereich des Stoffauflaufspaltes erzeugt werden, deren Stärke gemessen und daraus der Abstand der einzelnen Lippen bestimmt wird. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for measuring distances in the area of a multi-layer, in particular two-layer headbox of a paper machine, the fiber suspension being injected between two screens in the area of two deflecting rollers arranged one above the other and magnetic constant fields being generated in the area of the headbox gap, their strength being measured and derived therefrom the distance between the individual lips is determined. The invention also relates to an apparatus for performing the method.

Durch die Veränderung des Auslaufspaltes des Stoffauflaufes einer Papiermaschine wird in der Regel die Wassermenge und damit die Konsistenz des Stoffgemisches im Zulauf zum Stoffauflauf eingestellt. An einem mehrschichtigen Stoffaufiauf ist die Messung des Auslaufspalts noch interessanter, da das Entwässerungsverhalten auf der Siebpartie für den mehrschichtigen Betrieb noch besser kontrolliert werden kann. Für die Tissuemaschine sind die folgenden Meßmethoden bekannt, die aufgrund der vorhandenen Schwierigkeiten alle eine indirekte Messung des Spaltes durchführen: a) Die Messung am Verstellantrieb der Lippenverstellung, wobei die Verformung der dünnen Lippen, die wegen der hohen Drücke im Stoffauflauf enormen Belastungen ausgesetzt sind, nicht erfaßt werden können. b) Die Messung mittels dünner, mechanischer Hebel, die die Stellung der Lippe nach hinten oder durch die Seitenwand nach außen übertragen. Der Einbau solcher Hebel ist kompliziert und die Meßergebnisse entsprechend unsicher.By changing the outlet gap of the headbox of a paper machine, the amount of water and thus the consistency of the mixture of substances in the feed to the headbox are generally set. The measurement of the outlet gap is even more interesting on a multi-layer headbox, since the drainage behavior on the wire section can be controlled even better for the multi-layer operation. The following measuring methods are known for the tissue machine, which, because of the difficulties involved, all carry out an indirect measurement of the gap: cannot be recorded. b) The measurement by means of thin, mechanical levers that transmit the position of the lip to the rear or through the side wall to the outside. The installation of such levers is complicated and the measurement results are accordingly uncertain.

Aus der WO 93/25864 ist eine Spaltmeßeinrichtung bekannt, bei der durch einen Draht ein Magnetfeld erzeugt wird, das von mindestens zwei Meßstellen gemessen wird. Bei der heute immer häufiger verwendeten Einspritzung zwischen zwei Sieben unmittelbar über und unter dem Stoffauflauf sind die Platzverhältnisse äußerst gedrängt. Eine Anordnung von Vergleichsmessungen, wie sie in der WO 93/25864 beschrieben ist, kann dort nicht verwendet werden. Zudem ist nicht nur der Einfluß der Brustwalze unter dem Stoffauflauf, sondern auch der Obersiebwalze beträchtlich. Speziell durch die Kennlinien-Linearisierung der vorliegenden Anmeldung kann der Einfluß von benachbarten Walzen auf das Meßergebnis eliminiert werden.A gap measuring device is known from WO 93/25864, in which a magnetic field is generated by a wire and is measured by at least two measuring points. With today's increasingly common injection between two screens immediately above and below the headbox, the space is extremely limited. An arrangement of comparative measurements, as described in WO 93/25864, cannot be used there. In addition, not only the influence of the breast roll under the headbox, but also the top wire roll is considerable. The influence of adjacent rolls on the measurement result can be eliminated, in particular, by the linearization of the characteristic curves of the present application.

Ziel der Erfindung ist es daher eine Meßmethode vorzusehen, die den Auslaufspalt mit bester Genauigkeit direkt mißt.The aim of the invention is therefore to provide a measuring method which measures the outlet gap directly with the best accuracy.

Die Erfindung ist daher dadurch gekennzeichnet, daß eine Linearisierung des Meßergebnisses durch Nachschaltung von nichtlinearen Elementen mit zur Magnetfeldcharakteristik verkehrt nichtlinearer Charakteristik erfolgt. Es ist dadurch keine Linearisierung des Magnetfeldes nötig.The invention is therefore characterized in that the measurement result is linearized by subsequent connection of non-linear elements with a non-linear characteristic that is not related to the magnetic field characteristic. As a result, no linearization of the magnetic field is necessary.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetfeld durch einen Permanentmagneten erzeugt wird. Dadurch können auch Edelstahlwände ohne Beeinflussung des Magnetfeldes durchdrungen werden. Diese Durchdringung ist besonders wichtig, da die Lippen an der stoffzugewandten Seite unverletzt bleiben müssen, daher durch diese unverletzte Schicht hindurch gemessen werden muß. Herkömmliche induktive Abstandssensoren oder auch Wirbelstromsensoren können die Edelstahlwände nicht durchdringen.An advantageous development of the invention is characterized in that the magnetic field is generated by a permanent magnet. This means that stainless steel walls can also be penetrated without influencing the magnetic field. This penetration is particularly important since the lips on the side facing the fabric must remain uninjured, and therefore must be measured through this undamaged layer. Conventional inductive distance sensors or eddy current sensors cannot penetrate the stainless steel walls.

Eine günstige Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Messung des Magnetfeldes durch einen Hallgenerator erfolgt. Diese sind auf Grund der geringen mechanischen Abmessungen besonders für den Einbau in die dünnen Lippen geeignet.A favorable embodiment of the invention is characterized in that the magnetic field is measured by a Hall generator. Due to the small mechanical dimensions, these are particularly suitable for installation in thin lips.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß nichtlineare Signale eines Aufnehmers über eine Datentabelle in ein lineares Signal umgewandelt werden. Diese Datentabelle kann besonders einfach der jeweiligen Magnetfeldcharakteristik angepaßt werden. Auch eventuelle Nichtlinearitäten des Hallgenerators oder der Signalaufbereitung können auf diese Art berücksichtigt werden.An advantageous embodiment of the invention is characterized in that nonlinear signals from a transducer are converted into a linear signal via a data table. This data table can be adapted particularly easily to the respective magnetic field characteristics. Possible non-linearities of the Hall generator or the signal processing can also be taken into account in this way.

Eine alternative Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß nichtlineare Signale eines Aufnehmers über eine Datentabelle in ein gezielt nichtlineares Signal umgewandelt werden. Das hat z.B. den Vorteil, daß kleine Abstände mit höherer Genauigkeit erfaßt werden können, größere Abstände mit geringerer Genauigkeit. Die relative Genauigkeit (Auflösung / aktuelle Signalhöhe) könnte z. B. über den gesamten Meßbereich konstant gehalten werden.An alternative embodiment of the invention is characterized in that nonlinear signals from a transducer are converted into a specifically nonlinear signal via a data table. That has e.g. the advantage that small distances can be detected with higher accuracy, larger distances with lower accuracy. The relative accuracy (resolution / current signal level) could e.g. B. be kept constant over the entire measuring range.

Die Erfindung betrifft auch eine Meßeinrichtung zur Bestimmung von Abständen im Bereich eines mehrschichtigen, insbesondere zweischichtigen Stoffauflaufs einer Papiermaschine, wobei die Faserstoffsuspension zwischen zwei Siebe im Bereich von zwei übereinander angeordneten Umlenkwalzen eingespritzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß im einen der beiden, den Abstand bestimmenden Elemente ein Magnetfelderzeuger für ein magnetisches Gleichfeld und am zweiten der beiden, den Abstand bestimmenden Elemente ein Magnetfeldmeßgerät vorgesehen ist.The invention also relates to a measuring device for determining distances in the region of a multilayer, in particular two-layer headbox of a paper machine, the fiber suspension being injected between two sieves in the region of two deflecting rollers arranged one above the other, characterized in that in one of the two elements determining the distance a magnetic field generator for a constant magnetic field and a magnetic field measuring device is provided on the second of the two elements determining the distance.

Eine günstige Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß als Magnetfeldquelle ein Permanentmagnet vorgesehen ist, wobei alternativ auch eine Stromspule vorgesehen sein kann. Der Permanentmagnet kommt ohne elektrische Versorgungsspannung aus, benötigt daher keinerlei Kabelverbin- 2A favorable further development of the invention is characterized in that a permanent magnet is provided as the magnetic field source, and alternatively a current coil can also be provided. The permanent magnet does not require an electrical supply voltage and therefore does not require any cable connections 2

AT 404 848 B düng zu den übrigen Teilen der Meßanordnung. Eine Stromspule kann ein besonders starkes und auch bei extremen Temperaturschwankungen konstantes Magnetfeld erzeugen.AT 404 848 B fertilizer for the other parts of the measuring arrangement. A current coil can generate a particularly strong and constant magnetic field even with extreme temperature fluctuations.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß als Magnetfeldmeßgerät ein Hallgenerator vorgesehen ist. Dieser ist durch seine kleinen mechanischen Abmessungen besonders leicht in den Uppen des Stoffauflaufs unterzubringen.An advantageous embodiment of the invention is characterized in that a Hall generator is provided as the magnetic field measuring device. Due to its small mechanical dimensions, it is particularly easy to accommodate in the heads of the headbox.

Eine vorteilhatte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß bei einem zweischichtigen Stoffauflauf mit Mittellippe die Magnetfeldquelle, insbesondere der Permanentmagnet, in der Mittellippe und in jeder äußeren Lippe (Ober- und Unterlippe) ein Magnetfeldmeßgerät vorgesehen sind. So können auch besonders gut der Spalt zwischen Oberlippe und Mittellippe sowie zwischen Mittellippe und Unterlippe bestimmt werden.An advantageous development of the invention is characterized in that in a two-layer headbox with a central lip, the magnetic field source, in particular the permanent magnet, is provided in the central lip and in each outer lip (upper and lower lip). The gap between the upper lip and middle lip and between the middle lip and lower lip can also be determined particularly well.

Eine besonders günstige Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß bei einem mehrschichtigen Stoffauflauf mit mehreren Zwischenlippen die Magnetfeldquellen, insbesondere die Permanentmagnete, in den Zwischenlippen versetzt angeordnet sind und in jeder äußeren Lippe (Ober- und Unterlippe) für jedes Magnetfeld jeweils ein Paar von Magnetfeldmeßgeräten vorgesehen ist. Mit dieser versetzten Anordnung lassen sich die Position der einzelnen Zwischenlippen zwischen der Ober- und Unterlippe exakt feststellen und somit auch die Sparte zwischen den Zwischenlippen aus den Differenzen der Abstände berechnen. Für die Ermittlung der einzelnen Stoffströme sind somit alle Spalte erfaßt.A particularly advantageous development of the invention is characterized in that, in a multilayer headbox with several intermediate lips, the magnetic field sources, in particular the permanent magnets, are arranged offset in the intermediate lips and in each outer lip (upper and lower lip) a pair of magnetic field measuring devices for each magnetic field is provided. With this offset arrangement, the position of the individual intermediate lips between the upper and lower lip can be determined exactly and thus the division between the intermediate lips can also be calculated from the differences in the distances. All gaps are therefore recorded for the determination of the individual material flows.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Magneten derart ausgestaltet sind, daß sie ein lineares Magnetfeld erzeugen. Das Signal von den Magnetfelddetektoren kann dann ohne weitere Verarbeitung als Meßsignal verwendet werden.An advantageous embodiment of the invention is characterized in that the magnets are designed in such a way that they generate a linear magnetic field. The signal from the magnetic field detectors can then be used as a measurement signal without further processing.

Eine günstige Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß Magnetfeldmeßgeräte mit einem Mikroprozessor verbunden sind.A favorable further development of the invention is characterized in that magnetic field measuring devices are connected to a microprocessor.

Damit lassen sich die Signale des Meßwertaufnehmers besonders günstig in die zur weiteren Verarbeitung benötigten linearen oder nichtlinearen Signale umwandeln.The signals from the transducer can thus be converted particularly cheaply into the linear or non-linear signals required for further processing.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen beispielhaft beschrieben.The invention will now be described by way of example with reference to the drawings.

Fig. 1 stellt einen Schnitt durch einen zweischichtigen Stoffauflauf einer Tissue-Papiermaschine, Fig. 2 die Lippen mit den eingebauten Meßeinrichtungen im Detail, Fig. 3 die Einbausituation bei einem dreischichtigen Stoffauflauf und Fig. 4 eine axionometrische Ansicht von Fig. 3 dar.Fig. 1 shows a section through a two-layer headbox of a tissue paper machine, Fig. 2 shows the lips with the built-in measuring devices in detail, Fig. 3 shows the installation situation with a three-layer headbox and Fig. 4 shows an axionometric view of Fig. 3.

In Fig. 1 ist ein Zweischicht-Stoffauflauf 1 einer Tissue-Maschine dargestellt. Die Papierbahn wird hier zwischen zwei Walzen 2, 3 gebildet, die mit Sieben 4, 4' bespannt sind. Zwischen diesen um die Walzen 2, 3 laufenden Sieben 4, 4' befindet sich ein Spalt 5, in den die dem Stoffaufiauf 1 über Zuführleitungen 6, 6' zugeführte Suspension eingespritzt wird. Die Geschwindigkeit der Siebbänder 4, 4' und somit die erforderliche Geschwindigkeit der in den Spalt 5 eingespritzten Suspension kann dabei bis zu etwa 2000 m/min. betragen.1 shows a two-layer headbox 1 of a tissue machine. The paper web is formed here between two rollers 2, 3, which are covered with screens 4, 4 '. Between these sieves 4, 4 ', which run around the rollers 2, 3, there is a gap 5 into which the suspension fed to the headbox 1 via feed lines 6, 6' is injected. The speed of the sieve belts 4, 4 'and thus the required speed of the suspension injected into the gap 5 can be up to about 2000 m / min. be.

Der Bereich des Suspensionsaustritts in den Spalt 5 zwischen die Siebe 4, 4' auf den Walzen 2, 3 ist im Detail in Fig. 2 dargestellt. In der Oberlippe 7 und der Unterlippe 8 befindet sich je ein Magnetfeldempfänger 9, der Magnetfeldsender 10 ist in die Zwischenlippe 11 eingebaut. Das Magnetfeld des Senders 10 weist eine positionsabhängige Intensität auf. Das Signal der Magnetfeldempfänger 9 entspricht dem empfangenen Magnetfeld und ist daher ebenfalls von der Position, insbesondere von der Entfernung zum Magnetfeldsender 10 abhängig. Es kann daher das Signal der Magnetfeldempfänger 9 als Maß für die Entfernung der Zwischenlippe 11 zur Oberlippe 7 bzw. Unterlippe 8 verwendet werden. In der Regel besteht zwischen der Entfernung vom Sender 10 zum Empfänger 9 kein linearer Zusammenhang, jedoch besteht eine eindeutige Beziehung in der Form, daß ein bestimmtes Signal einer bestimmten Magnetfeldstärke und damit einem bestimmten Abstand entspricht.The area of the suspension exit into the gap 5 between the screens 4, 4 'on the rollers 2, 3 is shown in detail in FIG. 2. A magnetic field receiver 9 is located in the upper lip 7 and the lower lip 8, the magnetic field transmitter 10 is installed in the intermediate lip 11. The magnetic field of the transmitter 10 has a position-dependent intensity. The signal of the magnetic field receiver 9 corresponds to the received magnetic field and is therefore also dependent on the position, in particular on the distance to the magnetic field transmitter 10. The signal from the magnetic field receiver 9 can therefore be used as a measure of the distance from the intermediate lip 11 to the upper lip 7 or lower lip 8. As a rule, there is no linear relationship between the distance from the transmitter 10 to the receiver 9, but there is a clear relationship in the form that a certain signal corresponds to a certain magnetic field strength and thus a certain distance.

Unter Rücksichtnahme auf die spezielle Charakteristik dieser ortsabhängigen Intensität des Magnetfeldes kann in einem nachgeschalteten Mikroprozessor (nicht dargestellt) eine Kennlinien-Linearisierung vorgenommen werden. Diese Linearisierung erzeugt z.B. über eine Datentabelle aus dem jeweiligen Magnetfeldempfängersignal einen Wert für den tatsächlichen Abstand. Die Ausgabe kann auf einem Display, oder auch als normiertes Stromsignal z.B. 4...20 Milliampere erfolgen. Das Stromsignal eignet sich besonders zur Weiterverarbeitung des Signals in einem Prozeß-Leitsystem. ln Fig. 3 ist die Ansicht von der Siebpartie aus gesehen auf die Lippen eines dreischichtigen Stoffauflaufs dargestellt. Zur Messung von zwei Zwischenlippen 12, 13 werden zwei Meßanordnungen 14, 14' genügend weit seitlich gegeneinander versetzt, so daß keine gegenseitige Beeinflussung mehr besteht. Die linke Meßanordnung 14 mißt die Position der unteren Zwischenlippe 13, die rechte Meßanordnung 14' die Position der oberen Zwischenlippe 12. Aus diesen Signalen kann durch Differenzbildung auch der Abstand zwischen den beiden Zwischenlippen 12, 13 bestimmt werden. Die Meßanordungen 14, 14' sind analog zur Meßanordnung bei einem Zweischichtstoffauflauf aufgebaut und bestehen aus zwei Magnetfeld-empfängem 9 und jeweils einem Sender 10. 3Taking into account the special characteristics of this location-dependent intensity of the magnetic field, a characteristic curve linearization can be carried out in a downstream microprocessor (not shown). This linearization produces e.g. a value for the actual distance from a data table from the respective magnetic field receiver signal. The output can be on a display or as a standardized current signal e.g. 4 ... 20 milliamps. The current signal is particularly suitable for further processing of the signal in a process control system. 3 shows the view from the sieve section onto the lips of a three-layer headbox. To measure two intermediate lips 12, 13, two measuring arrangements 14, 14 'are offset sufficiently far laterally relative to one another so that there is no longer any mutual interference. The left measuring arrangement 14 measures the position of the lower intermediate lip 13, the right measuring arrangement 14 'the position of the upper intermediate lip 12. From these signals, the distance between the two intermediate lips 12, 13 can also be determined by forming the difference. The measuring arrangements 14, 14 'are constructed analogously to the measuring arrangement in a two-layer headbox and consist of two magnetic field receivers 9 and one transmitter 10

Claims

AT 404 848 B FIG. 4 shows a perspective view of the lips 7, 8, 12, 13 and the built-in measuring arrangements 14, 14 'for a three-layer headbox. If the gap between the individual lips of the headbox transversely to the web running direction is to be determined in order to also take into account the deflection of the lips, several measuring arrangements can also be arranged across the width. This is possible both with a two-layer headbox and with a three-layer headbox. 1. Method for measuring distances in the area of a multi-layer, in particular two-layer headbox of a paper machine, the fiber suspension being injected between two screens in the area of two deflecting rollers arranged one above the other and magnetic constant fields being generated in the area of the headbox gap, the strength of which is measured, and from this the The distance between the individual lips is determined, characterized in that the measurement result is linearized by adding non-linear elements with a non-linear characteristic that is wrong with the magnetic field characteristic.

2. The method according to claim 1, characterized in that the magnetic field is generated by a permanent magnet.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the measurement of the magnetic field is carried out by a Hall generator.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that non-linear signals of a transducer are converted into a linear signal via a data table.

5. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that non-linear signals of a transducer are converted into a non-linear signal via a data table.

6. Measuring device for determining distances in the area of a multilayer, in particular two-layer headbox of a paper machine, the fiber suspension being injected between two screens in the area of two deflecting rollers arranged one above the other, characterized in that in one of the two elements (11) determining the distance a magnetic field generator (10) for a constant magnetic field and a magnetic field measuring device (9) is provided on the second of the two elements (7, 8) determining the distance.

7. Measuring device according to claim 6, characterized in that a permanent magnet (10) is provided as the magnetic field source.

8. Measuring device according to claim 6, characterized in that a current coil is provided as the magnetic field source.

9. Measuring device according to one of claims 6 to 8, characterized in that a Hall generator (9) is provided as a magnetic field measuring device.

10. Measuring device according to one of claims 6 to 9, characterized in that in a two-layer headbox (1) with a central lip (11), the magnetic field source (10), in particular the permanent magnet, in the central lip (11) and in each outer lip, 0ber - (7) and lower lip (8), a magnetic field measuring device (9) are provided.

11. Measuring device according to one of claims 6 to 9, characterized in that in a multilayer headbox (1) with a plurality of intermediate lips (12, 13), the magnetic field sources (10), in particular the permanent magnets, in the intermediate lips (12, 13) arranged offset are and in each outer lip upper (7) and lower lip (8), a pair of magnetic field measuring devices (9) is provided for each magnetic field.

12. Measuring device according to one of claims 6 to 11, characterized in that the magnetic field transmitter (10) are designed such that they generate a linear magnetic field. 4 ΑΤ 404 848 Β

13. Measuring device according to one of claims 6 to 12, characterized in that the magnetic field measuring devices (9) are connected to a microprocessor. Including 3 sheets of drawings 5